Ultrazvučna ekstrakcija aktivnih spojeva iz nusproizvoda grožđa i vina

Grožđe (Vitis vinifera), nusproizvodi vinove loze i vina bogati su polifenolima i drugim bioaktivnim tvarima koje su vrijedni spojevi za proizvodnju ljekovitih i prehrambenih dodataka. Ultrazvučna ekstrakcija omogućuje jednostavnu i vrlo učinkovitu izolaciju spojeva dobivenih od grožđa i vinove loze (npr. komine grožđa, sjemenki, lišća, peteljki, talog). Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom je brza, pouzdana i nadmašuje druge metode ekstrakcije većim prinosima, blažim uvjetima ekstrakcije, kraćim vremenom ekstrakcije i nižom cijenom.

Ultrazvučna ekstrakcija fitokemikalija iz grožđa i vinove loze

Nusproizvodi iz vinograda i procesa proizvodnje vina uključuju pulpu grožđa, kominu (ljuske i sjemenke), talog, lišće grožđa, stabljike i trsku, koji čine do 30-40% w/w krutih tvari, koje se uglavnom odbacuju neiskorištene kao otpad. Otkrivajući bogatstvo polifenola i drugih bioaktivnih spojeva u ovim nusproizvodima grožđa i vina, industrija sve više koristi ove materijale biljnog podrijetla za proizvodnju vrijednih ekstrakata. Resveratrol, antocijanidini, proantocijanidin, kvercitin i druge tvari koje se nalaze u grožđu i vinovoj lozi (Vitis vinifera) već se naširoko koriste kao ljekoviti i prehrambeni dodaci. Kao izvor spojeva koji promiču zdravlje, ekstrakti iz nusproizvoda Vitis vinifera koriste se u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji, dok u isto vrijeme podržavaju održivu poljoprivredu. Ultrazvučna ekstrakcija olakšava oslobađanje bioaktivnih spojeva iz grožđa i nusproizvoda od grožđa. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom dugo je uspostavljena tehnika ekstrakcije koja se koristi za farmaceutske i prehrambene spojeve. Daje vrlo visoke prinose ekstrakta u kratkom postupku ekstrakcije i radi sa svim otapalima (npr. voda, etanol, izopropanol, heksan itd.)

Ultrazvučna ekstrakcija polifenola iz sjemenki grožđa

Sjemenke grožđa su bogate proantocijanidinima i stoga su odličan izvor za proizvodnju ekstrakata proantocijanidina za medicinske i prehrambene dodatke. Thilakarathna i Rupasinghe (2022.) mogli su pokazati vrhunsku učinkovitost ultrazvučne obrade pod kontroliranim povišenim temperaturama, što je rezultiralo višim prinosima proantocijanidina i značajno kraćim vremenom ekstrakcije (ultrazvuk 53 min. u odnosu na konvencionalnu ekstrakciju otapalom 150 h!).
Uvođenje topline i ultrazvučne obrade značajno je smanjilo vrijeme ekstrakcije (vrijeme ultrazvučne obrade od 53 min) i potrebe za vodenim etanolom (10,14:1 v:w) dok je znatno povećao prinos PAC (16,1 mg CE/g FW u odnosu na 26,6 predviđenih mg CE/ g FW). Konačni optimalni uvjeti bili su 47% etanola, 10:1 s:s omjer (v:w), 53 min vremena sonikacije i 60°C ekstrakcijske temperature.

Učinkovita proizvodnja ekstrakta lišća grožđa korištenjem sonifikacije

Lišće vinove loze (Vitis vinifera) bogato je reseveratrolom, antocijanidinima, kvercetinom, izokvercetinom kao i mnogim drugim bioaktivnim spojevima, koji se često u obliku ekstrakta koriste u medicinske i zdravstvene svrhe.
Pokazalo se da ultrazvučna ekstrakcija daje visoke prinose ekstrakta punog spektra iz lišća grožđa, čime je proces ekstrakcije vrlo učinkovit. Vodeni etanol pokazao se kao poželjno otapalo za ekstrakte vinove loze budući da ima izvrsnu sposobnost otapanja za ciljne molekule i nema toksičnosti. Proces ekstrakcije pomoću ultrazvuka traje samo nekoliko minuta i može se izvoditi u šaržnom procesu kao iu kontinuiranom protočnom načinu rada.
Na primjer, ultrazvučno ekstrahirani resveratrol iz lišća grožđa može se pročistiti pomoću stupca mezoporoznog ugljika, koji poboljšava čistoću resveratrola s 2,1 na 20,6%. (usp. Sun et al., 2018.)

Ultrazvučna ekstrakcija stilbenoida iz peteljki grožđa

Protokol ultrazvučne ekstrakcije Piñeira i sur. (2013.) rezultira visokom regeneracijom stilbena kao što su trans-resveratrol, ε-viniferin, piceatannol i vitisin B, koji su uglavnom prisutni u trsci grožđa iu peteljkama grožđa.

Grafički sažetak studije ultrazvučne ekstrakcije stilbenoida iz peteljki grožđa.
(Studija i slika: Piñeiro et al., 2013.)

Uz ultrasonicator UP200S (200W, 24kHz), glavni stilbenoidi koji se nalaze u peteljkama grožđa mogu se ekstrahirati u 15 minuta, koristeći 75°C kao temperaturu ekstrakcije i 80% etanol kao ekstrakcijsko otapalo, i nije potreban korak čišćenja organskim otapalom . Optimizirana metoda omogućila je jednostavnu i učinkovitu analizu sadržaja stilbenoida iz 22 uzorka peteljke grožđa.

Prikaz glavnih učinaka na srednjem oporavku (područje 10.000−1) ultrazvučnom ekstrakcijom pomoću UP200S uz primjenu različitih parametara: piceatanol (a), trans-resveratrol (b), ε-viniferin (c) i vitizin-B (d).
(Studija i grafikoni: Piñeiro et al., 2013.)

HPLC-DAD kromatogram koji odgovara referentnom ekstraktu obogaćenom stilbenoidima.
(Studija i grafikoni: Piñeiro et al., 2013.)

Ultrazvučni procesori visokih performansi za ekstrakciju grožđa i vinove loze

Ekstraktori Hielscher Ultrasonics dobro su etablirani u području botaničke ekstrakcije, bez obzira koji se biljni materijali ili otapala koriste. Proizvođači ekstrakta – i ekskluzivni butik proizvođači ekstrakta kao i veliki masovni proizvođači – u Hielscherovoj širokoj paleti opreme pronaći idealnu ultrazvučnu opremu za ekstrakciju za svoje proizvodne zahtjeve. Serijske, kao i kontinuirane inline procesne postavke su lako dostupne i mogu se otpremiti istog dana.

Visokoučinkovita ekstrakcija s Hielscher ultrasonicators

Hielscher ultrazvučni ekstraktori učinkovito ometaju biljne stanice, povećavaju površinu biljnog materijala za prodiranje otapala, kao i poboljšani prijenos mase, što rezultira brzim i potpunim otpuštanjem fitokemikalija (sekundarni metaboliti). Dizajnirani s obzirom na jednostavnost korištenja, Hielscher ekstraktori brzo se instaliraju i njima se može upravljati sigurno i intuitivno.
 
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: